兩個單片DC/DC轉(zhuǎn)換器縮小汽車電池供電型應(yīng)用尺寸

當一個相對高的電壓軌(12V)必須降至相對低的電平(3.3V、1.8V)時，傳統(tǒng)上采用的轉(zhuǎn)換器是一個驅(qū)動外部MOSFET的DC/DC開關(guān)控制器。在很多應(yīng)用中，用單片穩(wěn)壓器取代典型的控制器MOSFET二極管組合式電路則可節(jié)省占用空間、設(shè)計時間和成本。問題是，就很多單片降壓型轉(zhuǎn)換器而言，12V電壓軌太高，這類轉(zhuǎn)換器通常不能在輸入高于6V的情況下使用。此外，開關(guān)損耗使得實際上無法在高于約1MHz時工作，從而排除了使用最小電感器這種可能性，因此單片穩(wěn)壓器在尺寸上的一些優(yōu)勢發(fā)揮不了作用。

LTC3601和LTC3604是高性能單片同步降壓型穩(wěn)壓器，分別能提供高達1.5A和2.5A的電流。這兩款器件在3.6V至15V的寬輸入電壓范圍內(nèi)工作，這樣的范圍涵蓋了手持式設(shè)備、PC以及汽車中使用的電池化學(xué)組成。它們獨特的恒定頻率 / 受控接通時間架構(gòu)提供 20ns的最短接通時間，非常適用于需要高開關(guān)頻率和快速瞬態(tài)響應(yīng)，同時能保持高效率的高降壓比應(yīng)用。

需要最少組件的默認配置

為了減少外部組件數(shù)目、降低成本并節(jié)省設(shè)計時間，開關(guān)頻率和環(huán)路補償可以用簡單的引腳設(shè)置。圖1顯示了一個典型應(yīng)用。為了能以2MHz頻率工作，振蕩器頻率設(shè)定引腳(RT)連接到內(nèi)部3.3V穩(wěn)壓器輸出引腳(INTVCC)。當補償引腳(ITH)連接到INTVCC時，運用默認補償，從而產(chǎn)生一個干凈的負載瞬態(tài)響應(yīng)(圖 2)。

圖 1 從寬輸入范圍到3.3V/2.5A的應(yīng)用

圖2 圖1電路的快速瞬態(tài)響應(yīng)

工作頻率在800kHz~4MHz范圍內(nèi)，可用一個RT到地之間的外部電阻器編程。就開關(guān)噪聲敏感應(yīng)用而言，LTC3601和LTC3604可在相同的頻率范圍內(nèi)從外部同步，而不管RT的狀態(tài)如何。無需外部PLL組件實現(xiàn)同步。

有些應(yīng)用在工作時要求移動開關(guān)頻率，通常是為了避開相鄰無線接收器的干擾。圖3顯示了甚至當MODE/SYNC引腳引入的同步頻率迅速變化時，輸出電壓的偏離也是很小。

圖 3 同步開關(guān)頻率可以隨時移動，而且VOUT的變化很小[!--empirenews.page--]

這兩款I(lǐng)C都能以可選的突發(fā)模式(Burst Mode)工作，以在小負載電流時實現(xiàn)卓越的效率(圖4)，又或者可采用強制連續(xù)模式，該模式舍棄輕負載效率，以換取最小輸出紋波和恒定頻率工作。即使這樣，以突發(fā)模式工作時的紋波一般也僅為20mV.

圖4 突發(fā)模式工作在輕負載時產(chǎn)生高效率，而低R DS(ON)開關(guān)在最大負載時保持高效率

內(nèi)置的內(nèi)部400us軟啟動定時器防止啟動時VIN中出現(xiàn)電流浪涌。通過讓TRACK引腳斜坡上升，或在TRACK引腳到地之間連接一個電容器(tSS = 430000 x CTRACK/SS)，可以實現(xiàn)較長的軟啟動時間。開漏PGOOD引腳監(jiān)視輸出，如果輸出電壓偏離穩(wěn)定點±8%,該引腳就拉低。額外的VIN 過壓和短路保護有助于形成一個全面堅固的IC.

高頻、低占空比--沒問題

很多微處理器都需要1.x的低電壓軌，但是它們也用于需要高開關(guān)頻率的應(yīng)用中，這類應(yīng)用以高開關(guān)頻率保持采用外型很小的無源組件、并使關(guān)鍵頻段避開RF干擾。問題是，要實現(xiàn)高降壓比和高開關(guān)頻率這不可思議的組合可能是難以捉摸的，因為需要這么短的最短接通時間。圖5顯示LTC3604用在一個4MHz、12V~1.8V應(yīng)用中的原理圖。這個應(yīng)用要求的38ns接通時間遠大于LTC3604的20ns 最短接通時間。

圖5 LTC3604可在高頻(4MHz)和低占空比情況下工作

從而提供緊湊的占板面積并允許高降壓比

圖5的設(shè)計利用了LTC3604的幾個特點。通常最低輸入電壓為3.6V,但是在這里，通過在VIN到RUN引腳之間增加一個電阻分壓器，欠壓閉鎖提高到6V.通過在TRACK引腳到地之間增加10nF電容，軟啟動時間提高到4.3ms.開關(guān)頻率同步至一個外部提供的4MHz 頻率。如果這個外部源出故障，那么內(nèi)部振蕩器(也設(shè)定為4MHz)將接管，最后，環(huán)路補償是從外部實現(xiàn)的。

結(jié)論

LTC3601和LTC3604是新一代單片DC/DC轉(zhuǎn)換器系列的成員，能應(yīng)對相對高的輸入電壓和較低的占空比。這些器件緊湊的尺寸、高性能和需要很小外部組件的設(shè)計，使它們非常適用于緊湊型應(yīng)用，如汽車電池供電型應(yīng)用。這兩款I(lǐng)C都采用緊湊和耐熱增強型3mm x 3mm QFN和MSOP封裝。